一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥
阅读说明：本技术 一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥 (Multi-piece friction-hydraulic composite brake support bridge ) 是由 李德胜 陈伟鑫 高志伟 朱冠林 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥,包括支撑桥部分、液力缓速器部分、多片式摩擦制动器部分、增速机构部分。该复合制动支撑桥将液力缓速器与多片式摩擦制动器高度集成设计在轮边部位,替换原有鼓式制动器及其执行机构的位置,有效地降低了整桥重量。多片式摩擦制动器位于液缓外圈,通过气源控制,在轮边部分增加了增速机构,提高液力缓速器及摩擦制动器制动效果。复合制动支撑桥的工作介质为液缓提供制动效果的同时进入多片式摩擦制动器,对摩擦片进行浸入式冷却,增加散热效果。长时间制动时由液力缓速器提供制动力矩,紧急制动时依靠响应速度快的多片式摩擦制动器进行制动,提高半挂牵引车的制动效能和行驶安全性。(The invention discloses a multi-plate friction-hydraulic composite braking support bridge, which comprises a support bridge part, a hydraulic retarder part, a multi-plate friction brake part and a speed increasing mechanism part. The composite brake support bridge has the advantages that the hydraulic retarder and the multi-plate friction brake are designed at the wheel edge part in a highly integrated mode, the positions of the original drum brake and the executing mechanism of the drum brake are replaced, and the weight of the whole bridge is effectively reduced. The multi-piece friction brake is positioned on the liquid retarder outer ring, and the wheel edge part is additionally provided with the speed increasing mechanism through air source control, so that the braking effects of the hydraulic retarder and the friction brake are improved. The working medium of the composite brake support bridge provides a braking effect for the liquid slowly and enters the multi-plate friction brake, the friction plate is subjected to immersion cooling, and the heat dissipation effect is improved. The hydraulic retarder provides braking torque during long-time braking, and the multi-piece friction brake with high response speed is used for braking during emergency braking, so that the braking efficiency and the running safety of the semi-trailer tractor are improved.)
技术领域
本发明属于汽车辅助制动技术领域，尤其涉及一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥。
背景技术
近年来，我国的公路交通运输行业发展迅猛，半挂牵引车由于具有载重量大、效率高、物流成本低等优点，在公路运输中起到了至关重要的作用。但是由于我国路况复杂，长下坡路段较多，单纯使用摩擦制动很难保证半挂牵引车长下坡时的制动安全，因此，越来越多的半挂牵引车选择加装缓速器等辅助制动装置来缓解制动系统的负担。
液力缓速器质量轻、尺寸小、持续制动性能优异，能够满足车辆长时间制动的需求。但是对于半挂牵引车来说，缓速器的安装位置选择仍然是一个难题。目前半挂牵引车的液力缓速器主要有两种安装方案，一种是安装在拖车传动系中，但是半挂牵引车的重量集中在挂车部分，挂车部分的惯性较大，拖车制动力过大容易导致车辆失稳。另外一种则是将液力缓速器安装在挂车非驱动桥中间，并且去掉了原车桥的机械制动器，此方案虽然一定程度上保证了制动安全，但是由于液力缓速器响应速度较慢，因此车辆需要紧急制动时，该桥无法及时提供制动力，紧急制动效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥，长时间制动时由液力缓速器提供制动力矩，紧急制动时依靠响应速度快的多片式摩擦制动器进行制动，提高半挂牵引车的制动效能和行驶安全性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥，包括支撑桥部分、液力缓速器部分、多片式摩擦制动器部分、增速机构部分；液力缓速器部分、多片式摩擦制动器部分和增速机构部分集成设计于轮边部位。
所述支撑桥部分包括支撑桥壳、轮边桥壳、轮毂；轮边桥壳通过轴承安装在太阳轮轴上，并通过螺栓与支撑桥壳连接；轮毂通过轴承安装在轮边桥壳上；
所述液力缓速器部分包括定子叶轮、转子叶轮，定子叶轮和转子叶轮均为叶片构造，定子叶轮上存在工作液的进液流道、进液口和出液口，转子叶轮通过太阳轮轴随车轮旋转；
所述多片式摩擦制动器部分包括制动气缸、活塞、动摩擦片、定摩擦对偶钢片和波形回位弹簧，制动气缸固定于支撑桥壳上，活塞套装于制动气缸体内，制动缸盖与液力缓速器定子一体化设计，波形回位弹簧套装于制动活塞与制动缸盖之间，并由制动缸盖压紧，动摩擦片的内孔花键槽套装于液力缓速器转子叶轮外圆的花键上，定摩擦对偶钢片的外圆花键套装于轮边桥壳的左端内孔花键槽上，动摩擦片和定摩擦对偶钢片依次排列，在轴向上能够自由滑动，左端定摩擦对偶钢片由活塞压紧，右端定摩擦对偶钢片由轮边桥壳压紧；
所述增速机构部分包括行星架、齿圈、太阳轮轴和行星轮，行星架与轮毂相连接，随车轮转动，齿圈安装于轮边桥壳上，太阳轮与传动轴一体式设计，行星轮安装于行星架上的行星齿轮轴上，将动力传递到太阳轮轴上进行增速。
进一步，液力缓速器与多片式摩擦制动器集成设计，长时间制动时由液力缓速器提供制动力矩，紧急制动时依靠响应速度快的多片式摩擦制动器进行制动。
进一步，多片式摩擦制动器气缸固定在支撑桥壳上，制动缸盖与定子叶轮为一体式设计，采用波形弹簧使活塞回位。
进一步，动摩擦片的内孔花键槽套装于液力缓速器转子叶轮外圆的花键上，定摩擦对偶钢片的外圆花键套装于轮边桥壳的内孔花键槽上。
进一步，定子叶轮和转子叶轮的叶片部位形成循环圆工作腔，定子叶轮和转子叶轮之间保持一定的间隙；定子叶轮和转子叶轮的叶片是直叶片、斜叶片或弧形叶片。
进一步，液力缓速器的工作液进入多片式摩擦制动器，对动摩擦片和定摩擦对偶钢片进行浸入式冷却，提高散热效率。
进一步，液力缓速器的工作液消耗车辆动能后进入车桥腔体，利用车桥腔体散去部分热量，然后通往外部散热器，散热后再进入液力缓速器，形成循环。
本发明提供一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的工作原理如下：
车辆两侧车轮的动力通过轮毂传递到行星架，带动行星齿轮旋转，通过啮合传动将动力传递到太阳轮，太阳轮与传动轴为一体式结构，太阳轮轴通过花键带动转子叶轮旋转；当车辆进行长时间制动时，制动气缸不加压，多片式摩擦制动器不工作，工作液从进液管路压进液力缓速器进液流道，再从定子叶轮上的进液口进入工作腔，在转子叶轮的带动下加速，由于离心作用，工作液在缓速器循环圆工作腔内循环，并将车辆动能转化为液体的内能，高温的工作液从定子叶轮上的出液口流出，通过支撑桥壳上的出液流道进入车桥腔体端部中的单向阀部位，进入车桥腔体后散去部分热量，然后进入外部散热器进行散热，冷却后的工作液再次进入缓速器循环，达到缓速制动的作用；当车辆进行紧急制动时，工作液从进液管路进入缓速器，同时制动气缸加压，活塞在气压的作用下顶压定摩擦对偶钢片与动摩擦片进行机械制动，由于气压反应较快，先进行机械制动，之后工作液在离心作用下进入摩擦片的工作空间，对摩擦片进行冷却；非制动状态时，工作液不进入缓速器，残余的工作液通过下方残液出口排出，波形回位弹簧将活塞顶回，松开定摩擦对偶钢片与动摩擦片，基本上不产生制动力矩。
相对于现有技术，本发明所述的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥具有以下优势：
本发明作为一种汽车辅助制动装置，创新性的将液力缓速器和多片式摩擦制动器高度集成在支撑桥原鼓式制动器的执行机构部位，去掉了制动鼓，降低了整桥质量，轮边部分的创新设计大大提高了液力缓速器的制动效果，整桥结构高度集成，同时拥有缓速和制动功能。液力缓速器工作液通过车桥腔体散去一部分热量后再通往外部散热器进行散热，提高了散热效果。长时间制动时使用液力缓速器制动，减轻了车辆制动的的负担；紧急制动时，多片式摩擦器响应速度快，能够保证紧急制动时的需求，提高车辆制动安全性，同时液力缓速器工作液能够对摩擦片进行冷却，防止其温度过高，制动性能下降。集成后的多片式摩擦-液力复合制动支撑桥，兼顾了缓速与制动功能，重量轻、寿命更长、制动效果和安全性更高。
附图说明
图1为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥主视图。
图2为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的轮边部分总成。
图3为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的支撑桥壳三维图。
图4为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的转子叶轮三维图。
图5为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的定子叶轮三维图。
图6为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的转子组件三维图。
图中：1单向阀，2支撑桥壳，2-1工作液入口，2-2进气口，2-3出液流道，2-4残液出口，3制动气缸，4活塞，5波形复位弹簧，6动摩擦片，7定摩擦对偶钢片，8轮边桥壳，9轮毂，10齿圈，11行星架,12行星轮，13太阳轮轴，14转子叶轮，14-1花键槽，14-2外圆花键，15循环圆，16定子叶轮，16-1进液流道，16-2出液口，16-3进液口，16-4制动气缸盖，17残液流道，18水道隔离板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的总成图，包括支撑桥部分、液力缓速器部分、多片式摩擦制动器部分、增速机构部分。
所述支撑桥部分包括支撑桥壳2、轮边桥壳8、轮毂9，支撑桥壳2靠近轮边一侧上设有工作液入口2-1与进气口2-2，工作液从工作液入口2-1进入进液流道16-1，水道隔离板18将出液流道2-3与进液流道16-1隔开，两者互不干扰，进气口2-2用于通入制动气缸3所需要的压缩气体；支撑桥壳2靠近车桥中间一侧安装有单向阀1；轮边桥壳8通过轴承安装在太阳轮轴上，与支撑桥壳2通过螺栓连接，具有一定的连接强度，轮边桥壳8左端内圈设有花键槽，用于安装定摩擦对偶钢片7；轮边桥壳8左端底部设有残液流道17，支撑桥壳2的相应位置设有残液出口2-4，用于排出残液及空气；轮毂9通过轴承安装在轮边桥壳8上。
所述液力缓速器部分包括转子叶轮14与定子叶轮16，定子叶轮14和转子叶轮16上均有叶片构造；定子叶轮16上存在工作液的进液流道16-1，顶部两叶片中间为出液口16-2，叶片上均布有一定数量的进液口16-3，定子叶轮16外圆突出一部分，成为制动气缸盖16-4；转子叶轮14有外圆花键14-2，用于安装动摩擦片，转子叶轮14通过内圈的花键槽14-1与通过太阳轮轴13啮合传动。转子叶轮14与定子叶轮16形成工作腔室，并保持合适的间隙。
所述增速机构部分包括齿圈10、行星架11、行星轮12和太阳轮轴13，行星架11与轮毂9相连接，随车轮转动，齿圈10安装于轮边桥壳8上，行星轮12安装于行星架11上的行星齿轮轴上，太阳轮与传动轴一体式设计，轮胎的动力通过行星轮12，齿圈10和太阳轮轴13通过啮合传动，将动力传递到太阳轮轴13上，并进行增速；
所述多片式摩擦制动器部分包括制动气缸3、活塞4、波形回位弹簧5、动摩擦片6和定摩擦对偶钢片7，制动气缸3套装并固定于支撑桥壳2上，活塞4套装于制动气缸3体内，制动气缸3与活塞4之间具有良好的密封性，制动气缸盖16-4与液力缓速器定子叶轮16为一体化结构，波形回位弹簧5套装于活塞4与制动气缸盖16-4之间，并由制动气缸盖16-4压紧，动摩擦片6的内孔花键槽套装于液力缓速器转子叶轮外圆花键14-2上，定摩擦对偶钢片的外圆花键套装于轮边桥壳8的内孔花键槽上，动摩擦片6和定摩擦对偶钢片7依次排列，在轴向上能够滑动一定距离，工作状态下左端定摩擦对偶钢片7由活塞压紧，右端定摩擦对偶钢片7由轮边桥壳8压紧，非工作状态下波形回位弹簧5将活塞4顶回，动摩擦片6和定摩擦对偶钢片7之间具有一定间隙。
如图2所示，为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥轮边部位的结构及液体流向图。
车轮的动力经过增速机构增速后，通过太阳轮轴13传递到缓速器的转子叶轮14。长时间制动时，工作液从支撑桥壳工作液入口2-1进入液力缓速器的工作腔循环圆15，工作液在转子叶轮14的带动下加速，随后冲击定子叶轮16，将车辆动能转化为工作液内能，工作液温度上升，高温工作液由定子叶轮出液口16-2流向支撑桥壳上的出液流道2-3，然后高温工作液经由单向阀1流向车桥腔体，再流向外部散热器，经散热器冷却回到进液管路，实现循环。紧急制动时，工作液从支撑桥壳工作液入口2-1进入液力缓速器的工作腔循环圆15，同时气压通过支撑桥壳上的进气口2-2传递到气缸3内，活塞4在气压的作用下顶压摩擦片，摩擦片被压紧后产生制动力矩，随后工作液由于离心作用通过转子叶轮14与定子叶轮16的间隙进入摩擦片工作空间，对摩擦片进行冷却。非制动状态时，波形回位弹簧5将活塞4顶回最左端，不产生制动力矩；工作液不进入液力缓速器，轮边桥壳下端的残液流道17及支撑桥壳下的残液出口2-4将残余的工作液排出，减少空转损耗。
如图3所示，为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的支撑桥壳的三维剖视图。支撑桥壳右侧设有进液口2-1，工作液由进液管路压进进液口2-1，然后进入定子叶轮进液流道16-1。支撑桥壳2右侧上端设有气缸进气口2-2，用于制动气缸进气。支撑桥壳右侧壁上设有出液流道2-3，高温工作液由定子叶轮出液口16-2输送到出液流道2-3，再流向单向阀1。支撑桥壳2右侧底部设有残液出口2-4，用于排出残余工作液，减少空转损耗。
如图4所示，为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的液力缓速器转子的三维剖视图。转子叶轮14左侧为叶轮构造，均匀分布一定数量的叶片，用于带动工作液加速。转子内孔有花键槽14-1，与太阳轮轴13连接，起到传输动力的作用。转子外圆为花键构造14-2，用于安装动摩擦片及传递制动力矩。
如图5所示，为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的液力缓速器定子的三维剖视图。定子左侧上有进液流道16-1，通过水道隔板与支撑桥壳上的出液流道2-3隔开。右侧为叶轮构造，均匀分布一定数量的叶片，用于消耗工作液动能，部分叶片上有进液口16-3，并且也是均匀分布。顶部两个叶片之间存在出液口16-2，将高温工作液输送到出液通道2-3。
如图6所示，为本发明的一种多片式摩擦-液力复合制动支撑桥的液力缓速器转子组件的三维剖视图。动摩擦片6通过花键与转子叶轮14连接，并在转子叶轮14的带动下旋转，每个动摩擦片6左右两端均有一个定摩擦对偶钢片7。制动气缸3无气压时，活塞4不顶压摩擦片，动摩擦片6定摩擦对偶钢片7之间有一定间隙，基本没有制动力矩，制动气缸3内气压增大时，活塞顶压摩擦片，动摩擦片6定摩擦对偶钢片7进行摩擦，产生制动力矩，并通过花键传递到转子叶轮。
以上所述仅为解释本发明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。